2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波1磁場(chǎng)及其描述學(xué)案魯科版必修3

PAGE20-第1節(jié)磁場(chǎng)及其描述必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)一、磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引,通電時(shí)直導(dǎo)線下面的小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。為什么磁體之間沒有相互接觸就會(huì)有相互作用?為什么通電導(dǎo)線四周的磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)?提示:磁體或通電導(dǎo)線四周存在著一種特別的物質(zhì)——磁場(chǎng),使磁體之間、磁體與電流之間發(fā)生了相互作用。1.磁場(chǎng):(1)磁體和電流四周的空間存在一種特別的物質(zhì)——磁場(chǎng)。磁場(chǎng)能夠?qū)Υ朋w產(chǎn)生力的作用。(2)磁場(chǎng)有方向,人們把磁場(chǎng)中某點(diǎn)小磁針靜止時(shí)北極的指向規(guī)定為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。(3)磁場(chǎng)還有強(qiáng)弱,在磁場(chǎng)中的不同位置,其強(qiáng)弱不盡相同。磁極:磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域。①北極:自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體,靜止時(shí)指北的磁極,又叫N極。②南極:自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體,靜止時(shí)指南的磁極,又叫S極。③性質(zhì):同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度:(1)定義:把垂直于磁場(chǎng)方向的一小段通電直導(dǎo)線受到的力F與電流I和直導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積之比,稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度。(2)公式:B=。(3)單位:在國(guó)際單位制中是特斯拉,簡(jiǎn)稱特,符號(hào)是T。(4)標(biāo)矢性:磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,遵循疊加原理,磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,即該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向,也就是放在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向。二、磁感線1.為了形象地描述磁場(chǎng),英國(guó)物理學(xué)家法拉第提出了磁感線的概念。2.試驗(yàn)中常用鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化的性質(zhì)來(lái)顯示磁感線的形態(tài)。3.磁感線的特點(diǎn):(1)假想曲線:并不真實(shí)存在。(2)閉合曲線:在磁體外部:由N極到S極;在磁體內(nèi)部:由S極到N極。(3)磁感線不相交。4.磁感線的作用:(1)反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向:磁感線上隨意一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。(2)反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小:磁感線分布越密的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;磁感線分布越疏的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。5.勻強(qiáng)磁場(chǎng):(1)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同;(2)磁感線是一組平行且等距的直線。(3)實(shí)例:①兩個(gè)相距很近的平行異名磁極間中心部分的磁場(chǎng);②通電長(zhǎng)螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)。三、電流的磁場(chǎng)1.直線電流的磁場(chǎng):安培定則:用右手握住通電直導(dǎo)線,讓伸直的拇指的方向與電流的方向一樣,則彎曲的四指的方向就是電流四周磁感線的環(huán)繞方向(如圖所示)。2.環(huán)形電流的磁場(chǎng):右手彎曲的四指表示環(huán)形電流的方向,則伸直的拇指所指的方向是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線處的磁感線方向(如圖所示)。3.通電螺線管的磁場(chǎng):用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向與電流方向一樣,拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向,也就是說(shuō)拇指指向通電螺線管的北極(N極)(如圖所示)。四、磁的應(yīng)用及意義如圖所示是古代的司南和現(xiàn)代的指南針。為什么說(shuō)指南針的獨(dú)創(chuàng)使航海事業(yè)得到了發(fā)展?提示:在茫茫大海上航行,人很簡(jiǎn)單迷失方向,在指南針出現(xiàn)之前,人們只能夜晚依靠北極星,白晝通過太陽(yáng)確定方向,若天氣改變,則無(wú)法辨別方向。有了指南針,人們就可以在海上遠(yuǎn)行,所以說(shuō)指南針的獨(dú)創(chuàng)使航海事業(yè)得到了發(fā)展。1.古代的磁應(yīng)用——指南針:指南針是我國(guó)古代四大獨(dú)創(chuàng)之一,任何磁體懸掛起來(lái)且使之能自由轉(zhuǎn)動(dòng),它具有指示方向的特征,在古代這種器具稱為“司南”。2.高速磁浮列車、核磁共振都是磁在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用。(1)單獨(dú)一個(gè)帶電體可以只帶正電荷(或負(fù)電荷),同樣磁體也可以只有N極或S極。 (×)(2)磁極之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的,磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣,也是一種客觀存在的特別物質(zhì)。 (√)(3)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)處在磁場(chǎng)中的磁極或電流有力的作用。 (√)(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針靜止時(shí)N極的指向確定相同。 (√)(5)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流成反比,與其受到的磁場(chǎng)力成正比。 (×)(6)磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示,因而是真實(shí)存在的。 (×)關(guān)鍵實(shí)力·合作學(xué)習(xí)學(xué)問點(diǎn)一磁場(chǎng)及磁感應(yīng)強(qiáng)度的性質(zhì)1.磁場(chǎng)的性質(zhì):(1)磁體的四周和電流的四周真實(shí)存在的特別物質(zhì)。(2)發(fā)生相互作用時(shí)不須要接觸。(3)磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的性質(zhì):(1)僅由磁場(chǎng)本身來(lái)確定,由比值定義式B=來(lái)計(jì)算。(2)能夠描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向①其大小描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,在數(shù)值上等于垂直于磁場(chǎng)放置的通有1A電流的單位長(zhǎng)度直導(dǎo)線受到的力。②其方向就是小磁針靜止時(shí)N極在該點(diǎn)的受力方向,也就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,即磁感線在該點(diǎn)的切線方向。磁場(chǎng)的方向有哪幾種表達(dá)方式?提示:磁場(chǎng)的方向可有以下三種表達(dá)方式:(1)小磁針靜止時(shí)N極所指的方向,也就是N極受力的方向。(2)磁場(chǎng)的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向。(3)磁感線上某點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?！镜淅?】(多選)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向C.磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)北極的指向D.磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針在該點(diǎn)受磁場(chǎng)力的方向【解析】選A、B、C。依據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向特點(diǎn),可判定選項(xiàng)A、B、C正確。選項(xiàng)D錯(cuò),應(yīng)為小磁針N極受力的方向?！镜淅?】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某處P垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)長(zhǎng)度l=20cm、通電電流I=0.5A的直導(dǎo)線,測(cè)得它受到的最大磁場(chǎng)力F=1.0N,其方向豎直向上。現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場(chǎng)中撤走,則P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ()A.零 B.1TC.0.1T D.10T【解析】選D。此時(shí)導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直,由B=解得B=10T,磁感應(yīng)強(qiáng)度與導(dǎo)線無(wú)關(guān),故選D。1.下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中,正確的是 ()A.磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣,是客觀存在的特別物質(zhì)B.磁場(chǎng)是為了說(shuō)明磁極間相互作用而人為規(guī)定的C.磁極與磁極間是干脆發(fā)生作用的D.磁場(chǎng)只有磁體才能產(chǎn)生【解析】選A。磁場(chǎng)雖然看不見,摸不著,但卻是實(shí)際存在的,與電場(chǎng)一樣都是客觀存在的特別物質(zhì),不是人為規(guī)定的,故A正確,B錯(cuò)誤;磁極與磁極的相互作用力是靠磁場(chǎng)來(lái)完成的,故C錯(cuò)誤;電流和磁體四周都存在磁場(chǎng),故D錯(cuò)誤。2.(多選)把一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,圖中能正確反映各量之間關(guān)系的是 ()【解析】選B、C。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)自身確定,不隨F或IL的改變而改變,故B正確,D錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)放置時(shí),有B=,即F=ILB。所以B不變的狀況下F與IL成正比,故A錯(cuò)誤,C正確?！炯庸逃?xùn)練】有一小段通電直導(dǎo)線,長(zhǎng)為1cm,通過的電流為5A,把它置于磁場(chǎng)中某點(diǎn),受到的磁場(chǎng)力為0.1N,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 ()A.B=2T B.B≤2TC.B≥2T D.以上狀況都有可能【解析】選C。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式中的電流是垂直于磁場(chǎng)方向的。假如通電導(dǎo)線是垂直于磁場(chǎng)方向放置的,此時(shí)所受磁場(chǎng)力最大,F=0.1N,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B==T=2T。假如通電導(dǎo)線不是垂直于磁場(chǎng)方向放置的,則受到的磁場(chǎng)力小于垂直放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力,通電直導(dǎo)線不垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力為0.1N時(shí),由定義式可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度B將大于2T,故選項(xiàng)C正確。學(xué)問點(diǎn)二磁感線的理解和應(yīng)用1.磁感線與電場(chǎng)線對(duì)比:比較項(xiàng)目磁感線靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線相同點(diǎn)意義形象地描述磁場(chǎng)方向和相對(duì)強(qiáng)弱而假想的線形象地描述電場(chǎng)方向和相對(duì)強(qiáng)弱而假想的線方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)方向疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)在空間不相交、不相切、不中斷除電荷處外,在空間不相交、不相切、不中斷不同點(diǎn)閉合曲線,在磁體外部由N極到S極,內(nèi)部由S極到N極始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處,止于無(wú)窮遠(yuǎn)處或負(fù)電荷,不閉合的曲線2.常見永磁體的磁場(chǎng)(如圖所示)磁感線為何不相交?提示:磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都是確定的,即只有一個(gè)方向,這是試驗(yàn)事實(shí)(把小磁針放到某點(diǎn),靜止時(shí)N極有唯一確定的指向)。若有兩條磁感線相交,依據(jù)磁感線的定義,在交點(diǎn)處就有兩個(gè)方向,這與事實(shí)不符?！镜淅咳鐖D所示為磁鐵旁邊靜止的小磁針?biāo)幍奈恢?試推斷各圖中磁鐵的南、北極?！窘馕觥吭诖盆F內(nèi)部磁感線由S極到N極,在磁鐵外部,磁感線由N極到S極,依據(jù)小磁針靜止時(shí)N極指向,即可確定各磁鐵的南、北極。答案:(a)右端為S極,左端為N極(b)左端為N極,右端為S極(c)左端為N極,右端為S極(d)左端為S極,右端為N極(e)兩端同為S極1.(多選)關(guān)于磁感線,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一樣B.磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的、肉眼看不見的曲線C.兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng),不同磁場(chǎng)形成的磁感線可以相交D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是等間距的平行直線【解析】選A、D。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,A正確;磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的曲線,可以用試驗(yàn)來(lái)模擬,但實(shí)際并不存在,B錯(cuò)誤;磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,但不表示空隙處不存在磁場(chǎng),磁場(chǎng)是充溢某個(gè)區(qū)域的;不同磁場(chǎng)源產(chǎn)生的磁場(chǎng)在某一區(qū)域疊加,磁感線描繪的是疊加后的合磁場(chǎng),某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是唯一的,磁感線不相交,C錯(cuò)誤;勻強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向到處相同,其磁感線是等間距的平行直線,D正確。2.(多選)如圖是兩種常見磁場(chǎng)的磁感線分布示意圖,下列說(shuō)法正確的是 ()A.圖甲中a端是磁鐵的S極,b端是磁鐵的N極B.圖甲中a端是磁鐵的N極,b端是磁鐵的S極C.圖乙是兩異名磁極的磁感線分布示意圖,c端是N極,d端是S極D.圖乙是兩異名磁極的磁感線分布示意圖,c端是S極,d端是N極【解析】選A、D。圖甲是條形磁鐵外部磁感線分布示意圖,外部磁場(chǎng)的磁感線是從磁鐵的N極出來(lái),進(jìn)入磁鐵的S極,故A正確,B錯(cuò)誤;圖乙是兩異名磁極磁感線分布示意圖,磁感線仍舊是從磁鐵的N極出來(lái),進(jìn)入磁鐵的S極,故C錯(cuò)誤,D正確?！炯庸逃?xùn)練】1.關(guān)于磁感線和電場(chǎng)線,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.磁感線和電場(chǎng)線都是一些相互平行的直線B.磁感線和電場(chǎng)線都是閉合曲線C.磁感線起始于N極,終止于S極;電場(chǎng)線起始于正電荷,終止于負(fù)電荷D.電場(chǎng)線和磁感線都可以用其疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小【解析】選D。非勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)磁場(chǎng)的電場(chǎng)線及磁感線都是一組曲線或不平行的直線,A錯(cuò);磁體外部磁感線從N極到S極,內(nèi)部從S極到N極,形成閉合的曲線,電場(chǎng)線起始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處,終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處或負(fù)電荷,不是閉合的曲線,B、C錯(cuò);電場(chǎng)線和磁感線都可以用其疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,D正確。2.如圖所示表示蹄形磁鐵四周的磁感線,磁場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是 ()A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不相等,Ba>BbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不相等,Ba<BbC.蹄形磁鐵的磁感線起始于蹄形磁鐵的N極,終止于蹄形磁鐵的S極D.a處沒有磁感線,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度為零【解析】選B。磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,由此可推斷A錯(cuò),B對(duì);磁感線是閉合的曲線,在磁鐵外部是從N極到S極,內(nèi)部是從S極到N極,故C錯(cuò);磁感線是為探討問題便利而假想的線,實(shí)際并不存在,a處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0,故D錯(cuò)。學(xué)問點(diǎn)三電流的磁場(chǎng)三種常見的電流的磁感線形態(tài):安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖以導(dǎo)線上隨意點(diǎn)為圓心的多組同心圓,越向外越稀疏,磁場(chǎng)越弱環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng),磁感線越向外越稀疏內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部磁場(chǎng)強(qiáng),方向由S極指向N極;外部類似條形磁鐵,由N極指向S極表格中的“×”“·”“”“”符號(hào)分別代表什么?提示:“×”表示磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里;“·”表示磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)外;“”表示電流方向垂直于紙面對(duì)里;“”表示電流方向垂直于紙面對(duì)外。“×”可想象成從箭尾向箭頭看到的情景,“·”可想象成迎著箭頭看到的情景?！镜淅吭囼?yàn)室有一舊的學(xué)生直流電源,輸出端的符號(hào)模糊不清,無(wú)法分辨正負(fù)極。某同學(xué)設(shè)計(jì)了下面推斷電源極性的方法:,,如圖所示,閉合開關(guān)后,小磁針指南的一端向,下述推斷正確的是 ()A.電源的A端是正極,在電源內(nèi)部電流由A流向BB.電源的A端是正極,在電源內(nèi)部電流由B流向AC.電源的B端是正極,在電源內(nèi)部電流由A流向BD.電源的B端是正極,在電源內(nèi)部電流由B流向A【審題關(guān)鍵】序號(hào)信息提?、凫o止時(shí)N極指北②螺線管產(chǎn)生的磁感線方向?yàn)闁|西方向③小磁針的N極向西偏轉(zhuǎn)【解析】選C。由于小磁針指南的一端向東偏轉(zhuǎn),所以螺線管的西端為N極,由安培定則可知電源的B端為正極,在電源外部電流由B通過螺線管流向A,在電源內(nèi)部電流由A流向B,故C正確。小磁針在磁場(chǎng)中受力的推斷方法(1)當(dāng)小磁針處于磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中時(shí),可依據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸來(lái)推斷小磁針的受力方向。(2)當(dāng)小磁針處于直線電流的磁場(chǎng)中時(shí),應(yīng)依據(jù)小磁針N極所指方向與通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向相同,來(lái)推斷小磁針的受力方向。1.(多選)如圖(a)和圖(b)所示帶負(fù)電的橡膠圓環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),對(duì)圓環(huán)左側(cè)軸上的小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)狀況分析正確的是 ()A.圖(a)中的小磁針N極沿軸向左B.圖(a)中的小磁針N極沿軸向右C.圖(b)中的小磁針N極沿軸向左D.圖(b)中的小磁針N極沿軸向右【解析】選A、D。帶負(fù)電的橡膠圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),相當(dāng)于一個(gè)環(huán)形電流,其電流方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。圖(a)在其軸線上的磁場(chǎng)方向向左,故圖(a)中的小磁針N極沿軸向左;圖(b)在其軸線上的磁場(chǎng)方向向右,故圖(b)中的小磁針N極沿軸向右。A、D正確。2.如圖所示,甲、乙是直線電流的磁場(chǎng),丙、丁是環(huán)形電流的磁場(chǎng),戊、己是通電螺線管的磁場(chǎng),試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向。【解析】依據(jù)右手螺旋定則可以推斷各圖中的電流方向或磁感線方向如圖所示:答案:見解析【加固訓(xùn)練】1.(多選)如圖所示,一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過小磁針上方時(shí),小磁針的S極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn),則這束帶電粒子可能是 ()A.向右飛行的正離子束 B.向左飛行的正離子束C.向右飛行的負(fù)離子束 D.向左飛行的負(fù)離子束【解析】選B、C。小磁針N極的指向即小磁針?biāo)谔幍拇艌?chǎng)方向,題中小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),說(shuō)明離子束下方的磁場(chǎng)方向是由紙內(nèi)指向紙外,由安培定則可判定離子束形成的電流方向由右向左。故若為正離子,則應(yīng)是自右向左運(yùn)動(dòng);若為負(fù)離子,則應(yīng)是自左向右運(yùn)動(dòng),則B、C正確,A、D錯(cuò)誤。2.(多選)下列四圖為電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的分布圖,正確的分布圖是 ()【解析】選A、D。由安培定則可以推斷出直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,A正確、B錯(cuò)誤。C和D為環(huán)形電流,留意讓彎曲的四指指向電流的方向,可推斷出D正確、C錯(cuò)誤。學(xué)問點(diǎn)四磁場(chǎng)的疊加1.磁場(chǎng)的疊加原理:磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)遵循平行四邊形定則。2.主要步驟:(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成?！镜淅?多選)如圖所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn),且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反,a、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點(diǎn),c、d,,關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同【審題關(guān)鍵】序號(hào)信息提?、倥cM、N距離相等的點(diǎn),磁場(chǎng)大小一樣②O、c、d三點(diǎn)分別到M和N的距離相等③M在a與N在b,M在b與N在a處的磁場(chǎng)大小分別相等【解析】選C、D。依據(jù)思索探討的步驟,依據(jù)安培定則推斷磁場(chǎng)方向,再結(jié)合矢量的合成學(xué)問求解。依據(jù)安培定則推斷:兩直線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直于MN向下,O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)對(duì)稱性,c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故C選項(xiàng)正確;a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,故D正確。磁場(chǎng)疊加的主要步驟(1)先畫出每處電流在每個(gè)點(diǎn)的磁場(chǎng)方向;(2)依據(jù)點(diǎn)到電流之間的距離推斷該點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小;(3)依據(jù)平行四邊形定則推斷每個(gè)點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)際的大小及方向。1.(多選)若將【典例】中N處的電流反向,則選項(xiàng)中正確的是 ()A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同【解析】選A、B。兩直線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反、大小相等,O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故A選項(xiàng)正確;a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,故B選項(xiàng)正確;依據(jù)對(duì)稱性,c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,故D錯(cuò)誤。2.三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R相互平行、垂直于紙面放置。三根導(dǎo)線中電流方向均垂直于紙面對(duì)里,且每?jī)筛鶎?dǎo)線間的距離均相等。則P、Q中點(diǎn)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)?()A.方向水平向左 B.方向水平向右C.方向豎直向上 D.方向豎直向下【解析】選A。用右手螺旋定則推斷通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,如圖所示。直導(dǎo)線P在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)與直導(dǎo)線Q在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)方向相反,大小相等,則合磁場(chǎng)為零;而直導(dǎo)線R在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng),方向從Q指向P,即為水平向左。故選A?！炯庸逃?xùn)練】1.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一根長(zhǎng)通電直導(dǎo)線,電流的方向垂直于紙面對(duì)里。如圖所示,a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn),在這四點(diǎn)中 ()A.b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大【解析】選C。如圖所示,由矢量疊加原理可求出各點(diǎn)的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,可見b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖知,a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不相等,a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,B、D項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。2.圖中a、b、c為三根與紙面垂直的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線,其截面位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,bc沿水平方向,導(dǎo)線中均通有大小相等的電流,方向如圖所示。O點(diǎn)為三角形的中心(O到三個(gè)頂點(diǎn)的距離相等),則 ()A.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.O點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直O(jiān)c向下C.導(dǎo)線a受到的安培力方向豎直向上D.導(dǎo)線b受到的安培力方向沿bc連線方向指向c【解析】選B。依據(jù)右手螺旋定則,a電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行于bc向左,b電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行ac指向右下方,電流c在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行ab指向左下方;由于三導(dǎo)線電流大小相等,到O點(diǎn)的距離相同,依據(jù)平行四邊形定則,O點(diǎn)合磁場(chǎng)的方向垂直O(jiān)c向下,故A錯(cuò)誤,B正確;依據(jù)左手定則,結(jié)合矢量合成法則,導(dǎo)線a受到的安培力方向水平向左,導(dǎo)線b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方,故C、D錯(cuò)誤。【拓展例題】考查內(nèi)容:磁與現(xiàn)代科技【典例】磁懸浮列車是由無(wú)接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成的新型交通工具,是高新技術(shù)的產(chǎn)物。(1)磁懸浮列車的結(jié)構(gòu)如圖甲所示,軌道線圈下端是N極,要使列車懸浮起來(lái),車身線圈的上端是(選填“N”或“S”)極。

(2)圖乙是另一種磁懸浮列車的設(shè)計(jì)原理圖,A是磁性穩(wěn)定的電磁鐵,安裝在鐵軌上,B是安裝在車身上(緊靠鐵軌上方)的電阻特別小的螺線管。B中電流方向如圖乙所示,通電螺線管的上端是(選填“N”或“S”)極,螺線管B與電磁鐵A之間相互(選填“排斥”或“吸引”),從而使列車懸浮在鐵軌上方。

【解析】(1)依據(jù)磁極間相互作用規(guī)律可知車身線圈的上端是S極。(2)依據(jù)安培定則可推斷通電螺線管的上端是N極,要使列車懸浮在鐵軌上方,螺線管B與電磁鐵A之間要相互排斥。答案:(1)S(2)N排斥情境·模型·素養(yǎng)如圖所示是醫(yī)生用來(lái)取出病人吞下的金屬物品的儀器。當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí),醫(yī)生將手控環(huán)內(nèi)推,再拉出整條塑料管。探究:(1)假如小孩不慎吞下的是易拉罐拉環(huán)或一個(gè)回形針,哪種物體可以用這種儀器取出來(lái)?(2)假如把活動(dòng)永磁鐵換成電磁鐵,你認(rèn)為是不是更好用呢?【解析】(1)由于磁鐵只能吸引鐵磁性物質(zhì),易拉罐拉環(huán)是鋁合金材料的,不是鐵磁性物質(zhì),所以不能取出;而回形針是由鐵磁性物質(zhì)制成的,可以用此儀器取出。(2)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以隨電流的改變而改變,假如是誤吞了比較重的鐵磁性物體,可通過調(diào)整電流的大小使磁性增加,把它取出來(lái),故運(yùn)用電磁鐵會(huì)更好用一些。答案:見解析軟磁材料易于磁化,也易于退磁,廣泛用于電工設(shè)備和電子設(shè)備中。軟磁材料可分為金屬軟磁、鐵氧體軟磁、非晶軟磁、納米晶軟磁四大類。我國(guó)是全球規(guī)模最大的鐵氧體軟磁生產(chǎn)國(guó)。探究:(1)請(qǐng)用安培分子電流假說(shuō)說(shuō)明軟磁物質(zhì)磁化現(xiàn)象。(2)將軟磁物質(zhì)退磁的方法有哪些?【解析】(1)當(dāng)軟磁物質(zhì)受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí),各分子電流的取向變得大致相同,軟磁物質(zhì)被磁化,兩端對(duì)外界顯示出較強(qiáng)的磁作用,形成磁極。(2)使軟磁物質(zhì)處于高溫環(huán)境或者經(jīng)驗(yàn)猛烈振動(dòng),分子電流的取向再次變得雜亂,失去磁性。答案:見解析課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.如圖所示,a、b、c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè),當(dāng)這些小磁針靜止時(shí),小磁針N極的指向是 ()A.a、b、c均向左B.a、b、c均向右C.a向左,b向右,c向右D.a向右,b向左,c向右【解析】選C。小磁針靜止時(shí)N極的指向與該點(diǎn)處磁感線方向相同,假如a、b、c三處磁感線方向確定,那么三枚磁針靜止時(shí)N極的指向也就確定。所以,只要畫出通電螺線管的磁感線,即可知a磁針的N極在左邊,b磁針的N極在右邊,c磁針的N極在右邊。【加固訓(xùn)練】如圖所示為磁場(chǎng)作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈,當(dāng)在線圈中心處掛上一個(gè)小磁針,且與線圈在同一平面內(nèi),則當(dāng)赫姆霍茲線圈中通過如圖所示方向的電流時(shí) ()A.小磁針N極向里轉(zhuǎn)B.小磁針N極向外轉(zhuǎn)C.小磁針在紙面內(nèi)向左搖擺D.小磁針在紙面內(nèi)向右搖擺【解析】選A。由安培定則可推斷小磁針?biāo)谔庪娏鞯拇艌?chǎng)向里,而小磁針N極的受力方向與磁場(chǎng)方向相同,故小磁針N極向里轉(zhuǎn),S極向外轉(zhuǎn),則A正確,B、C、D錯(cuò)誤。2.磁性是物質(zhì)的一種普遍屬性,大到宇宙星體,小到電子、質(zhì)子等微觀粒子,幾乎都會(huì)有磁性,地球就是一個(gè)巨大的磁體。在一些生物體內(nèi)也會(huì)含有微量磁性物質(zhì),鴿子就是利用這種體內(nèi)外磁性的相互作用來(lái)辨別方向的。若在鴿子身上綁一塊永久磁鐵,且其產(chǎn)生的